Aula 3 - Fundamentos de Rsf

Fundamentos de Fundamentos de Radio Frequência Radio Frequência

Toda transmissão e recepção de sinal no mundo wireless sebaseia em radiofreqüência (RF).

O comportamento da RF pode afetar o desempenho de uma redeWLAN.

Logo, um bom entendimento dos conceitos de RF será de grandeutilidade na implantação, expansão e troubleshooting de redeswireless.

1. Fundamentos de Radio Frequência: Introdução1. Fundamentos de Radio Frequência: Introdução

Os sinais de RF são sinais de alta freqüência que se propagam porum condutor de cobre e são irradiados no ar através de umaantena. Na prática, uma antena converte um sinal cabeado em um sinalwireless.

Esses sinais são, então, irradiados ao ar livre na forma deondas de rádio, que se propagam em linha reta e em todas asdireções.

Você pode imaginar essas ondas como círculos concêntricos quevão aumentando o seu raio à medida que se afastam da antena.


Rádios transmitem e recebem sinais através de longa distânciasna forma de onda eletromagnética (EM).

A figura acima ilustra as principais propriedades de uma ondasenoidal, usada para reapresentar todas as formas de onda.





Ganho é um termo usado para descrever incremento de amplitude,força, no sinal de RF.

O ganho é um processo ativo, significa que uma fonte externa, umamplificador RF ou uma antena de alto desempenho são usados paraamplificar o sinal.

1. Fundamentos de Radio Frequência: Ganho1. Fundamentos de Radio Frequência: Ganho

Descreve o processo de decremento de amplitude, força, no sinal de RF.

A atenuação pode ser causada pela resistências dos cabos,conectores e propagação das onda de rádio através do ar.

1. Fundamentos de Radio Frequência: Perda1. Fundamentos de Radio Frequência: Perda

A Reflexão ocorre quando uma onda eletromagnética incide sobreum objeto com proporções maiores que seu comprimento de onda.

A reflexão ocorre na superfície da terra, prédios, muros, lagos entreoutros obstáculos.

1. Fundamentos de Radio Frequência: Reflexão1. Fundamentos de Radio Frequência: Reflexão

Após a reflexão, o campo magnético também varia a fase, ou seja,sobre a superfície refletora há uma variação de fase entre ocampo incidente e o refletido.

Essa variação de fase decorre da modificação na direção do camporefletido em relação ao incidente é como se o mesmo sofresseuma rotação de um angulo no espaço.

1. Fundamentos de Radio Frequência: Reflexão1. Fundamentos de Radio Frequência: Reflexão

Refração descreve a mudança de sentido de uma onda de rádioenquanto passa por um meio de densidade diferente, como umamassa ar frio, lago e gotas de chuva.

Ao passar com tal meio, parte da onda será refletida para longe dotrajeto pretendido.

1. Fundamentos de Radio Frequência: Refração1. Fundamentos de Radio Frequência: Refração

A Difração é o desvio da onda ao redor de um obstáculo.

Isso ocorre quanto uma onda de rádio, que viaja entre o transmissor e receptor, é obstruída por superfícies pontiagudas ou ásperas.

1. Fundamentos de Radio Frequência: Difração1. Fundamentos de Radio Frequência: Difração

O espalhamento ocorre quando o meio no qual a onda viaja possuiobstáculos com dimensões muito menores se comparadas com ocomprimento da onda do sinal e o número de obstáculos.

1. Fundamentos de Radio Frequência: Espalhamento1. Fundamentos de Radio Frequência: Espalhamento

A Absorção ocorre quando o sinal do RF incide sobre uma superfície e é absorvido pelo material do objeto de tal maneira que não passa completamente ou seja, não reflete, não refrata, não espalha e nem difrata ao redor objeto.

1. Fundamentos de Radio Frequência: Absorção1. Fundamentos de Radio Frequência: Absorção

Há várias unidades de medidas que devem ser conhecidas para quepossamos implementar e resolver problemas em uma WLAN.

Watts (W)

Unidade básica de potência. Definida como um ampére (A) de corrente a um volt (V).

P (W)= V x A

Miliwatt (mW)1 miliwatt (mW) é igual 1/1000 watt

Unidade de potência tipicamente usada em redes wireless LAN.

1. Fundamentos de Radio Frequência: Unidades de Medida1. Fundamentos de Radio Frequência: Unidades de Medida

Decibel: Unidade de comparação de níveis de potência.

1. Fundamentos de Radio Frequência: O Decibel1. Fundamentos de Radio Frequência: O Decibel

Decibel Miliwatt (dBm)

Um dBm é uma unidade padrão para níveis de medição da forçaCom relação a um sinal de uma referência de 1 miliwatt. O dBm éSimilar ao dB exceto que onde o dB é relativo a força do sinal deentrada, o dBm se relaciona sempre a um sinal de 1 miliwatt, ouseja o dB é uma medida relativa e o dBm é uma medida absoluta.

1 miliwatt (mW) = 0 dBm

+3dB dobra a potência do sinal (100mW + 3dB = 200mW)

-3dB diminui a potência do sinal pela metade (100mW - 3dB = 50mW)

+10dB aumenta a potência do sinal em 10 vezes (10mW + 10dB = 100mW)


Decibel Isotrópico (dBi)

O dBi representa o ganho de uma antena em relação a um irradiador isotrópico.O irradiador isotrópico é um transmissor teórico que irradia comigual intensidade em todas as direções.


Tabela de potência


Irradiador intencional

É o sistema composto pelo rádio, mais os cabos, conectores eeventuais amplificadores e atenuadores. Assim, diz-se que a potência entregue a antena, é a potênciaDe saída do irradiador intencional.

1. Fundamentos de Radio Frequência: O Irradiador1. Fundamentos de Radio Frequência: O Irradiador

EIRP – Equivalent Isotropic Radiated Power

É a potência real irradiada pelo elemento da antena.


EIRP – Equivalent Isotropic Radiated Power

É a potência real irradiada pelo elemento da antena.


Para minimizar a interferência entre dispositivos não-licenciados a Anatel impôs limites de potência de transmissão por espalhamentode espectro (Atual Res. 506/2008)

1. Fundamentos de Radio Frequência: Regulamentos1. Fundamentos de Radio Frequência: Regulamentos

Regras de Irradiação Ponto-Multi-Ponto

Para links PtMP a Anatel limita a EIRP em 4 Watts nas duas freqüências ISM 2,4 GHz e UNII 5,8 GHz. Em ambas as freqüências fica limitado em 1 Watt a potencia do irradiador intencional.A regra estipula:

Reduzir 3dB no TX para cada 3dBi que o ganho da antena exceder 6 dBi



Regras de Irradiação Ponto-a-Ponto

A FCC tem uma regra diferente para PtP ligações na parte superior UNII banda.

Um link ponto-a–ponto com dispositivos que operam na banda UNII 5.725 –

5.825 GHz pode empregar transmissão com antenas direcional com ganho até 23

dBi, sem qualquer redução correspondente na potência de saida do transmissor.

Antena com ganho superior a 23 dBi, deve reduzir 1 dB no transmissor para cada

1dBi da antena caso o ganho ultrapasse 23 dBi.



Linha de Visada – Line of Site (LOS)

Linha de visada é uma linha direta entre o transmissor e o receptor observada com os olhos. A linha de visada é uma linha aparente, uma vez que parâmetros , como as refrações, reflexões e difrações, provocam mudanças na direção do sinal.

1. Fundamentos de Radio Frequência: Conceitos1. Fundamentos de Radio Frequência: Conceitos

Zona de Fresnel

É uma área de forma de elipsóide concêntrica de raio máximo rEm torno de linha de visada. Esta zona é importante para a integridade do link, porque eladefine uma área em torno da linha de visada que podegerar interferência no sinal caso seja bloqueada.


Curvatura da Terra

A linha de visada desaparece em cerca de 6,5 km para uma pessoa com aproximadamente de 1,78 metros de altura.


Curvatura da Terra

É a linha de visada entre duas antenas de altura H1 e H2, levando em conta a curvatura da terrestre e a difração da RF na atmosfera.


Análise de Obstrução


TécnicasTécnicasdede

TransmissãoTransmissão

WLANs utilizam técnicas de transmissão conhecida como difusão de espectro (Spread Spectrum). Essa técnica se caracteriza por ampla largura de banda e baixa potência de sinal. Existem dois tipos de tecnologia Spread Spectrum regulamentados pelo FCC.

• DSSS – Direct Sequence Spread Spectrum• FHSS – Frequency Hopping Spread Spectrum

WLANs utilizam também uma outra técnica de comunicação que usa a largura de banda de um canal de freqüência, quebrando-a em vários subcanais igualmente espaçados.

• OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplexing

2. Técnicas de Transmissão2. Técnicas de Transmissão

Banda Estreita

É uma técnica de comunicação que usa somente o necessário do espalhamento de freqüência para transportar o sinal de dados. Para exemplificar, usaríamos 1 MHz em 10 watts na Banda Estreitae 20 MHz em 100 mW com Spread Spectrum.


FHSS – Frequency Hopping

É uma técnica que usa a agilidade de freqüência para o espalhar os dados. Essa agilidade pode ser entendida como mudança repentina da freqüência de transmissão dentro da faixa de RF utilizável.


DSSS – Direct Sequence Spread Spectrum

É o método de envio de dados em que os sistemas de transmissão e recepção são ambos um set de freqüência de 22 MHz de largura, sendo a mais conhecida e mais utilizada das tecnologias de espalhamento. Cada canal é uma banda contígua de Frequências com largura de banda de 22 MHz e portadoras de 1 MHz, como FHSS. Por exemplo o canal 1 opera de 2,401 GHz a 2,423 GHz.


Freqüência – 2,4 GHz2. Técnicas de Transmissão2. Técnicas de Transmissão

Co-localização Freqüência – 2,4 GHz

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É uma técnica de comunicação, que usa largura de banda deum canal de freqüência, quebrando-a em vários subcanaisigualmente espaçados.

Cada sub-canal é uma subportadora usada para carregar umaporção da informação.

Todos os subcanais “lentos” são então multiplexados em umcanal combinado “rápido”.

Cada subportadora é ortogonal (independente) com qualqueroutra subportadora.

2. Técnicas de Transmissão: 2. Técnicas de Transmissão:

OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplexing

OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplexing


Freqüência – 5,8 GHz2. Técnicas de Transmissão2. Técnicas de Transmissão

Co-localização Freqüência – 5,8 GHz


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